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诱导效应和共轭效应超详细解析
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动态诱导效应与静态诱导效应的区别
(1)引起的原因不同。静态诱导效应是由于键的永久 极性引起的,是一种永久的不随时间变化的效应,而 动态诱导效应是由于键的可极化性而引起的,是一种
暂时的随时间变化的效应。
(2)对化学反应的影响不同 动态诱导效应是由于外界极化电场引起的,电子转移 的方向符合反应的要求,即电子向有利于反应进行的 方向转移,所以动态诱导效应总是对反应起促进或致 活作用,而不会起阻碍作用。而静态诱导效应是分子 的内在性质,并不一定向有利于反应的方向转移,其 欧姆龙贸易(结上果海)对有化限公学司反应也不一定有促进作用。
第一章 化学键与分子结构(1 )
主要内容 化学键的属性 取代基效应(诱导效应、共轭效应和场效应
) 前线轨道理论 芳香性和休克尔规则
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一.化学键的属性
❖ 键长是形成共价键的两个原子之间吸引力排 斥力达到平衡时的距离的距离,一般为0.10.2nm
❖ 键能是化学键形成时放出的能量或化学键断 裂时吸收的能量,可用来标志化学键的强度
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二.取代基效应
• 取代基效应:取代基不同而对分子性质产生不同的影响 。
• 取代基效应可以分为两大类。 • 一类是电子效应,包括场效应和诱导效应、共轭效应。
另一类是空间效应,是由于取代基的大小和形状引起分 子中特殊的张力或阻力的一种效应,空间效应也对化合
物分子的反应性产生一定影响。
Id: —CR3>—NR2>—OR>—F
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(3) 如果同一元素原子或基团带有电荷,带正电 荷的原子或基团比相应的中性原子或基团对电子 的约束性大,而带负电荷的原子或基团则相反, 所以Id效应随着负电荷的递增而增强。
Id :—O- > —OR > +OR2; —NR2 > —+NR3 ; —NH2 > —+NH3
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诱导效应的传导是以静电诱导的方式沿着单键或重 键传导的,只涉及到电子云密度分布的改变,引起 键的极性改变,一般不引起整个分子的电荷转移、
价态的变化。 这种影响沿分子链迅速减弱,实际上,经过三个原 子之后,诱导效应已很微弱,超过五个原子便没有
了。如:
α-氯代丁酸 β-氯代丁酸 γ-氯代丁酸 丁酸
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诱导效应对反应活性的影响
1. 对反应方向的影响 [例] 丙烯与卤化氢加成,遵守马氏规则,而3,3,3-
三氯丙烯加卤化氢则按反马氏规则的方向加成 。
Cl3C←CH=CH2 + HCl Cl3c—CH2—CH2Cl
在苯环的定位效应中,+N(CH3)3具有强烈的-I效应 ,所以是很强的间位定位基,在苯环亲电取代 反应中主要得到间位产物,而且使亲电取代比 苯难于进行。
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2.对反应机理的影响
在一些反应中,由于诱导效应等因素可以 改变其反应机理。如溴代烷的水解反应,伯溴 代烷如CH3—Br主要按 SN2历程进行,而叔溴 代烷如(CH3)3C—Br则主要遵从SN1历程进行 。
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3.对反应速率的影响
[例1] 羰基的亲核加成反应,羰基碳原子的电子云
动态诱导效应的比较
(1)在同一族元素,由上到下原子序数增加,电负性减小,电 子受核的约束减小,电子的活动性、可极化性增加,动态诱导效 应增强。如:
Id : —I > —Br > —Cl > —F —TeR > —SeR > —SR > —OR
(2)在同一周期中,随着原子序数的增加,元素的电负性 增大,对电子的约束性增大,因此极化性变小,故动态诱 导效应随原子序数的增加而降低。
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4.对化学平衡的影响
[例1]
酸碱的强弱是由其解离平衡常数的大 小来衡量的,在酸碱的分子中引入适当 的取代基后,由于取代基诱导效应的影 响,使酸碱离解平衡常数增大或减小。
K×104 14.0 0.89 0.26 0.155
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诱导效应的强度
主要取决于有关原子或基团的电负性, 与氢原子相比,电负性越大-I效应越强,
电负性越小则+I越强。
-I效应:—F > —OH > —NH2 > —CH3 —F > —C l > —Br > —I —OR > —SR > —SeR ;
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1.诱导效应
δ-
δ+
YA
δδ+ຫໍສະໝຸດ δδδ+B
C
由于原子或基团电负性的影响沿着分子中 的键传导,引起分子中电子云按一定方向转 移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应 称为诱导效应(inductive effects)或I效应
。 这种效应如果存在于未发生反应的分子中
就称为静态诱导效应,用Is表示。
+I效应:—O- > —S- > —Se- > —Te-
+
+
OR2 > NR3
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中心原子带有正电荷的比不带正电荷的同类基团 的吸电诱导效应强,
而中心原子带有负电荷的比同类不带负电荷的基 团供电诱导效应要强。
+ NR3 > -I效N应R2:
+I 效应: —O- > —OR
不饱和程度增大,吸电的诱导效应增强。
=O > —OR ≡N > =NR > —NR2
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当某个外来的极性核心接近分子时,能够改变
共价键电子云的分布。
由于外来因素的影响引起分子中电子云分布状
态的暂时改变,称为动态诱导效应,用Id表示
。
: : [X]+去去去
A
B
A
B[X]+
去[X]+去去去
正常状态(静态)
试剂作用下的状态
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键的极性
❖键的偶极矩用正负电荷中心的电荷与正负电荷 中心的距离乘积μ=q·d来表示;可衡量键的极性
。 ❖方向:从正电荷指向负电荷;
H Cl
❖多原子分子的偶极矩是分子中各键的偶极矩的矢
量和。
CH3
H
CC
H
μ= 0CH3
CH3
CH3
CC
H
H
μ≠ 0
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例题: 比较二氯甲烷和三氯甲烷的偶极矩的大小?
密度越低,就越容易和亲核试剂发生加成反应 ,在这种情况下,分子所需要的活化能就比较 小,容易进入活化状态,因而反应速率较大。 故取代基的-I效应愈强,愈有利于亲核加成; 取代基的+I效应愈强,对亲核加成愈不利。
如下列化合物发生亲核加成的活性顺序为:
Cl3C—CHO > Cl2CHCHO > ClCH2CHO > CH3CHO